Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Sử dụng số liệu quan trắc để đánh giá an toàn đập bê tông

Bang tổng hợp các lực thành phần trong các trường hợp tính toán Cach xác định các trị số dy, 0, He số động đất Các tổ hop tải trong theo tiêu chuẩn Mỹ Hệ số Bang gia tốc động đất theo ti

Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, khoa Công trình và

Bộ môn Thủy công đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình.

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp — đơn vị công tác đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn.

TÁC GIÁ

Vũ Thị Toán

“Tên tôi là Vũ Thị Toán, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu củariêng tôi Những nội dung và kết qua tinh bày trong luận văn là trung thực và chưađược a công bỗ rong bắt kỹ công trình khoa học nào

TÁC GIẢ

Vii Thị Toán

TONG QUAN VE DAP BÊ TONG VÀ CÔNG TAC QUAN TRAC DAP 4

1.1 TONG QUAN VE BAP BÊ TONG TRỌNG LỰC 4

1.1.1 Tinh hình xây dựng đập bê tông trọng lực trên thé gi

1.1.2 Tinh hình xây đựng đập bê tông trọng lực ở Việt Nam.

1.1.3 Các vấn để mắt an toàn của đập bê tông ở Việt Nam hiện nay

13 TONG QUAN VE CÔNG TAC QUAN TRAC BAP 18

1.2.1 Tinh hình lắp đặt thiết bị quan trắc ở các đập đã xây dựng

1.2.2 Tình hình sử dụng số liệu quan trắc

1.3, NHIEM VỤ NGHIÊN CỨU CUA LUẬN VAN "6

CHƯƠNG?

CƠ SỞ LÝ LUẬN CUA VIỆC SỬ DỤNG S

AN TOÀN DAP BÊ TONG.

2.1 CAC QUY ĐỊNH VỀ LAP ĐẶT HE THONG THIẾT BỊ QUAN TRAC 6 DAP BE TONG 20

2.1.1 Thành phần khối lượng quan trắc -.-.‹s-ccccsccccceeeees 12.1.2 Quan trắc chuyển v

2.1.3 Quan trắc thắm

30 LIEU QUAN TRAC DE ĐÁNH

2.1.5 Quan trắc ứng suất

2.1.6 Bố trí thiết bị quan trắc áp lực mach động của dong chảy

2.1.7 Bố trí thiết bị quan trắc lực kéo cốt thép

2.2, ĐÁNH GIÁ VỀ THÁM QUA BAP VÀ NÊN 28

2.2.1 Thắm qua thân d

3 Thắm qua nền đá dưới đáy công tri sens 92.2.3, Xứ lý chẳng thắm a2.2.4, Các yếu tổ ảnh hưởng đến áp lực thắm và lưu lượng thắm qua đập trong

thựct 3

3.3 DANH GIÁ VE ÔN ĐỊNH CUA DAP 34

2.3.2 Ôn định của đập bê

2.3.3, Những điểm khác nhau của hệ tiêu chuẩn Việt Nam và Mỹ

2.34, Các yếu tố ảnh hưởng đến én định của đập trong thực tế

2.4, ĐÁNH GIÁ VE UNG SUÁT - BIEN DANG VÀ CHUYEN VỊ CUA ĐẶP 52

2.41 Mye đích của việc tính toán ứng suất trong thân đập bê tông

3.1.4 Một số nét khái quát về Dự án xây dựng công trình

3.2 THU THẬP CÁC SỐ LIEU ĐO DAC VÀ QUAN TRAC DAP TỪ KHI VẬN HANH

3.3.3 Tính toán theo tiêu chuẩn Mj

3.5 PHAN TÍCH KET QUA TÍNH TOÁN T9.

3.5.1 KẾt quả tinh toán theo tiêu chuẩn Việt Nam

DAC VÀ SỬ DỤNG SO LIEU QUAN TRAC, 19

3 KẾT LUẬN CHƯƠNG II 80

KET LUẬN, KIÊN NGHỊ a

1 KET QUA ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VAN 81

IL HAN CHE, TON TẠI 82

II, HƯỚNG TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU 82

TÀI LIEU THAM KHẢO 83Tiếng Việt 8Tiếng Anh s

Hình 1-2, Một số đập bê tông ở Việt Nam được xây dựng trước năm 1945

Hình 1-3 Một số đập RCC đã được xây dựng

Hình 1-4 Các vết nứt ở đập Thủy điện Sơn La,

Hình 1-5 Rd rỉ nước ở đập Thủy điện Sông Tranh 2, thủy điện Hỗ Hô

Hình 2-1 Mốc đo lún mặt (M.M)

Hình 2-2 Mốc đo lún sâu (M.S)

Hình 2-3 Mốc ngắm đo chuyển vị ngang (M.N)

Hình 2-4 Thiết bị him đo chuyển vị ngang (Hn)

Hình 2-5 Thiết bị đo khe hở (Kh)

Hình 2-6 Áp kế do áp lực nước thắm (AKT)

"Nhiệt kế đo nhiệt độ của bê tong (NKB)

Sơ đồ bổ trí cụm hai thiết bị đo

Sơ đồ bổ trí cụm chín thiết bị đo

trí cụm năm thiết bị do

Hình 2-1 1 Sơ đỗ bố trí thiết bị đo ứng suất trong nén đả 7

Hình 2-12 Sơ đồ bổ các tuyến quan tc nhiệt và ứng suất đập bê tông trọng lực

trên nền đá.

Hình 2-13, Sơ đồ tính toán áp lự thắm

Hình 2-14 Sơ dé màn chống thắm và thoát nước dưới đập.

Hình 2-15 Sơ đỗ các ực tác dụng lên đập BTTL,

Hình 2-16 Vị trí của hợp lực trong các trường hợp

Hình 2-17 Hình dang mặt trượt gãy

Hình 2-18, Sơ đồ tính ổn định

Hình 2-19 Vị trí của hợp lực trong các trường hợp.

Hình 2:20 Sơ đồ áp lực đầy ngược theo tiêu chun Mỹ

Hình 3-1 Vị tr công trình thủy điện Sơn La

Hình 3-2 Các mặt cắt quan trắc chính của đập Sơn La

Hình 3-3 Mặt cắt quan trắc chính điễn hình cho đập RCC Sơn La

Hình 3-4 Biển dang ở khe nỗi 18/9

Hình 3-5 Thay đổi ứng suit mat chịu áp đập,

Hình 3-6, Mặt cắt tính toán

2 30

3

40 4

48

48 49 50

55

59 61 6 70

73

Bảng I-I Thống kê số lượng đập RCC tại một số nước trên thể giới tính đến năm

2005

Bảng 1-2 Một số đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam trước năm 1945 Bang 1-3 Danh sách các đập bê tông trọng lực lớn đã và đang được xây dựng ở Việt Nam cho đến năm 2013.

‘Thanh phan khối lượng quan trắc

Bang tổng hợp các lực thành phần trong các trường hợp tính toán

Cach xác định các trị số dy, 0,

He số động đất

Các tổ hop tải trong theo tiêu chuẩn Mỹ

Hệ số

Bang gia tốc động đất theo tiêu chuẩn My

‘an toàn theo tiêu chuẩn My)

Cie thông số và chỉ tiêu “của công trình

Dữ liệu các chu ky quan trắc chủ)

Chuyển vị mặt bằng các khoang chu ky 3 (MNTL 214,5m)

Các số liệu lưu lượng trong hành lang đập

Số do Piezometer ở nên đập

Chỉ teu cơ ý của nên và iếp xúc đập — nên

Chỉ tiêu cơ ý của bê tổng RCC thí nghiệm,

7

20

37 2 4 46

n 72

“Thống kê cho thấy trên thé gi | trung bình cứ 100 đập thì có 1 đập bị sự cổ,

ngay cả 6 các nước tiên tiến Ta có thể iệt kê ra một số sự cổ vỡ đập

thé giới trong vồng 100 năm qua như: Sự cổ vỡ đập Gleno (Italia) vào năm 1923

làm 356 người thiệt mạng Sự cổ vỡ đập Bản Kiểu (Trung Quốc) năm 1975 đã trởthành thảm họa đại hồng thủy lớn nhất trong lịch sử nhân loại khi có tới 175.000người thiệt mạng và hơn 11 triệu người khác mắt nhà cửa Đập Kelly Barnes (Mỹ)

vỡ năm 1977 làm 39 người thiệt mạng và thiệt hại về ti sản lên đến 38 triệu USD.

"Đập hd Lawn (Mỹ) bi sập vào năm 1982 với lượng nước trần ra lên đến 830.000 m`làm thiệt bại kinh té lên đến 31 triệu USD

Khu vực thung lũng đập Kelly Barnes sau

“Đập Gleno vii phin vỡ ở giữa vẫn côn dén

ngày nay Bhi bị sự có

dập, Có nhiều tiêu chi để chọn địa điểm xây đập như tuyển, nén đập, khả năng tích

‘cia bụng hỗ chứa Để đảm bảo an toàn, tiêu chí đầu tiên là nén đập tốt, có nghĩa là

không có dit gãy đang hoạt động Theo tổng kết 500 công trinh bị hơ hỏng của Hội

đập lớn thé giới (ICOLD), gần 70% vụ vỡ đập là do nén đạp

Mặt khác thé giới đặc biệt quan tâm đến an toàn đập vi khác với các công trình

hạ ting khác, khi đập bị vỡ thì cả vùng rộng lớn ở hạ du bị tàn phá Ở những nước.

phát triển, khá nhiều đập lớn được xây dựng trên dưới 100 năm nay, đã hi

đời", thỏi phải kiểm trụ xử lý an toàn đập kịp thôi và nghiêm tức,

Con ở Việt Nam, tính đến nay có 5579 hồ chứa thuộc địa bin của 45/64 tỉnhthành, trong đó, có gần 100 ha chứa nước lớn có dung tích trên 10 triệu m`, hơn 567

hồ có dung tích từ 1+10 triệu m’, còn lại là các hd nhỏ Tổng dung tích trữ nước củacác hồ là 35,8 tý m’, trong đó có 26 hỗ cha thủy điện lớn có dung ích là 27 tỷ m”nước còn lại là các hồ có nhiệm vụ tưới là chính với tổng dung tích là 8,§ tỷ m*nước đảm bao tưới cho 80 vạn ha (Nguồn: Từ “Chương trình đảm bao an toàn hồ

chứa nước của Bộ NN&PTNT").

Cúc công trình hd đập được đầu tư với các nguồn vn khác nhau: ngân sich

nhà nước, các doanh nghiệp tr nhân, các nông trường, hợp tic xã, trong đó, nguồn

vốn từ ngân sich nhà nước là chủ yếu Việc xây dựng nhiều hỗ chứa đã góp phần

rit lớn vào phát triển sản xuất nông nghiệp, phát điện, chống li, cấp nước sinh hoạt

và bảo vệ môi trường Tuy nhiên hỗ chứa cũng gây ra ác tác động tiêu cực dén môi

trường, xã hội Những tồn tai trong thiết kế, thi công và quản lý hồ chứa cũng như.những biển đổi bất thường vỀ khí hậu làm cho các tác động xấu này trim trọng

thêm, đặc biệt có thể đẫn đến nguy cơ làm mắt an toản, làm vỡ đập và gây ra thảm.

hoa cho khu vực hạ du, Mỗi nguy tiềm dn này luôn hi hữu ở các đập, Những tin tại này phần lớn nằm ở các hé loại vừa và nhỏ, vi loại công trình này có tiêu chuẩn

thiết kế (về là {ing như an toàn công trình) thấp hơn, đặc biệt đối vớ ác hồ đập được xây dựng trong những năm 70, 80 của thể ky trước mà hầu hết đập dang của

để xây ra các sự cố vỡ đập hoặc xã là lớn bắt thường thì ngoài thiệt hại cho bản thân

công trình, phá hoại hoặc ngưng trệ sản xuất, còn có thể gây ra tôn thất nặng né vềsinh mạng, tôi sin ở vũng hạ lu dip, Kim ách tắc giao thông gây thiệt hạ to lớn cho

kin tỈ quốc phòng và an ninh của đắt nước, Mức độ tác hại của sự cổ phụ thuộc

vào quy mô, vị trí công trình cũng như đặc khu vực hạ du nhưng đù ở mức độ

thất do sự cổ vỡ dp gây ra sẽ là rất đáng kể vé mặt kinh tế, chưa ồi các

ất về sinh mạng tài sản và làm đảo lộn môi trường sinh thái ở một khu vực

nhất định.

Vi vậy có thể nói vấn đề an toàn đập luôn l t được thé giới

lệc sử dụng các

và toin xã hội quan tâm Do đồ trong dé ti này ta sẽ nghiên cứu

sé liệu quan trắc để đánh giá mức độ an toàn của đập bẻ tông

TE Mặc đích của để tà

Sử dụng các số liu quan trắc để nghiên cửu đánh giá khả năng mÍt an toàn của

đập bê tông

- Nghiên cứu để xuất ý in để hoàn thiện quy tình thiết kế, lấp đặt, sử dụng hệ

thống thiết bị quan trắc để thu thập số liệu và đánh giá an toàn đập

1 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

~ Thu thập thông tin và tổng hợp các tài liệu nghiên cứu đã có ở trong và ngoài nước

có li quan đến để tử này

~ Nghiên cứu cơ sở lý thuyết lựa chọn phương pháp tinh toán, mô hình tính toán và

phân mềm hợp lý đề tính toán.

TV Kết quả đạt được

~ Tổng quan hiện trạng quan trắc đập bê tông

- Cơ sở lý thuyết đánh giá an toàn đập tử số liệu quan trắc

~ Ung dụng cho công trình thực tế là đập Sơn La, đã bước đầu đánh giá được khả

năng làm việc an toàn của đập dựa trên ác kết quả quan trắc hiện có.

1.1 TONG QUAN VE DAP BE TONG TRỌNG LUC

1.1.1 Tinh hình xây dựng đập bê tông trọng lực trên thé giớ

Dap bê ông trọng lực à loại đập có khối lượng bế tông lớn và được duy tr bnđịnh nhờ trọng lượng bản thân đập Loại đập này có ưu điểm là kết cầu và phương

pháp thi công đơn giản, độ én định cao có thể ding để trin nước hoặc không trần

nước, độ an toàn xả lũ cao Vì vậy nó sớm được sử dụng trên toàn thé giới

"Đập bê tông trong lực có tử 100 năm sau công nguyên ở Ponte di San Mauro Bap đầu tiên cao 15m được xây dựng khi chưa có cơ sở lý luận Từ năm 853 việc thiết k xây dựng đập bê tông trọng lực đã bắt đầu có cơ ở lý luận dựa trên hai

shuẩn: cường độ và ôn định trượt Từ năm 70 - 80 của thể ky XX đập bê tông trong

lực bắt đầu phát triển mạnh, cứ vài ba ngày lại có một đập mới được xây dựng.

“Theo con số thống kê của hội đập cao thể giới (ICOILLD), tỉnh đến năm 2000,

đập bê tông trọng lực chiếm khoảng 12% trong tổng số các loại đập đã được xâycăng trên thể iới, với đập cao trên I00m, đập bê tông trong lực chiếm khoảng 30%

Va Trung Quốc hi đang đứng đầu thé giới về số lượng đập được xây dung,

Ngoài những tu điểm nêu trên, đập bê tổng trong lực cũng cổ những nhược 4én giá thành cao so với các kiểu đập khác Sử dung không hết kha nang chịu lực

của vật liệu b tông, đặc biệt là ở các đập không cao lắm (H<100m) Do toàn đập là.

bê tông khối lớn nên sinh ra ứng suất nhiệt rong thân đập và các biển dạng nhiệt

“Từ những nhược điểm này, đặt ra sự cần thiết phải tim ra các biện pháp ải tiền đập

bê tông trong lực khối lớn Năm 1970, J.M.Rapher người Mỹ giới thiệu về “Dap

trọng lực tải nu" lần đầu tiên đã đề ra phương pháp dùng máy đầm nền và vận

chuyển cơ giới của đập đắt đá, dùng vật liệu cấp phối hạt th tự nhiền trộn với xỉ

măng dim nén tạo thành thân đập, cường độ kháng cắt của nó tăng lên nhiễu so với

đập đất đá làm cho mặt cắt ngang thân đập giảm nhỏ đi, đồng thời so với đập bêtông trong lực truyền thống có thé rất ngắn thỏi gian thi công, giảm giá thành côngtrình Đến năm 1972, ông tiếp tục công bố kết quả thí nghiệm ding xe 6 tô tự đổ, rải

đập lâm bằng bê tông với công nghệ ầm lăn Bê tông đầm lăn là loại bê tông sử

‘dung các nguyên vật liệu như bê tông thường, nhưng khác với bé tông thường đượcđầm chat bằng thiết bị rng đưa vào trong ling khối đỏ, bể tông dm lan được kimchật bằng thiết bị rung lên từ mặt ngoài (lu rung) Những tu điểm cơ bản nhất củasông nghệ này là: Sử dụng ít xi măng trong thành phần vita bê tông, nên hạn chế.được lượng nhiệt tỏa ra trong qué tình ngưng kết bê tông, do đó cho phép tăng tốc

độ thi công đổ bê tông Ngoài ra việc dim chặt bé tông được thực hiện bằng phươngpháp lăn ép trên mặt đổ rộng, khả năng cơ giới hỏa cao, cho phép diy nhanh tốc độthi công, sớm đưa công trình vào vận hành khai thác Cho tới nay, đập bê tông dim

ăn được thi công xây dựng ở nl st nước rên thể giới ở nơi có nhiệt độ môi trườngthấp cho đến nơi có nhiệt độ mỗi trường cao và có thể trong cả những vùng thường

xuyên có mưa lớn

Tinh đến năm 2005, toàn thé giới đã xây dựng được trên dưới 300 đập RCCvới khối lượng tổng cộng khoảng trên 90 triệu m” RCC, Hiện Trung Quốc là quốc

gia đang dẫn lượng đập RCC, sau đó là Hoa Kỳ, Brazil và Tây Ban Nha.

Willow Creek~ Đập RCC din tiên của Mỹ Đập Lonatan (Trung Qué) = Đập RCC cao

(đoàn dành năm 1983) shit thé sii (216,5m)

Hình 1-1 Một số đập bê tông đầm lăn trên thé giới

“Tên nước nee | đấm | [Tênmwớe | dasay | OP" | đấp

Châu Âu Châu Phi

TâyBmNha | 23 | 3i6i | 772 | [NamPh[ 14 | 12 | 491

1.1.2 Tình hình xây dựng đập bê tông trong lực ở Việt Nam

Thời kỳ trước những năm 30 của thể kỹ 20 ở nước ta đ xuất hiện một số đập

bê tông trong lực nhưng mới chỉ là những đập thấp có chiễu cao khoảng 5+l0m,chưa có những đập lớn Các đập có kết cấu đơn giản, thi công nhanh bằng thủ céng,

kỹ thuật không phúc tạp ngoại trừ dip Đồng Cam tinh Phú Yên do đặc điểm của

sông Đà Ring Phin lớn công việc từ thiết kế, chỉ đạo thi công là do các kỹ sư

"người Pháp thực hiện Xi ming nhập từ châu Au, cắp phối bê tông chủ yến dựa vào

Giai đoạn từ 1930 đến 1945 người Pháp tục xây dựng ở nước ta mội

đập bé tông trọng lực như đập dâng Đô Lương, Nghệ An làm nhiệm vụ cấp nước

tuới, đập Diy ở Hà Tây có nhiệm vụ phan lũ, một số đập dâng nhỏ khác như đập dâng An Trach ở Quảng Nam, dip ding Cẩm Ly ở Quảng Bình

Bang 1-2 Một số đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam

trước năm 1945

TT Tên Dia dif xây đựng Tain aly dmg

1 | GhaSon Sống Thương Bức Giang T905

3 | Tita Son Song Phô Day 1914-1917

3 [BãThưng Song Chủ Thanh a 1930

+] ThácHuỗng Song Choc That Nguyên 1923-1959

3] Ding Cam Sông Dã Ring Phú 19251559

6 | BãIwng Sống Ci-Nehg An T08E1537

7 | Dap Đây ‘Song Đáy-Hà Tây 1934-1937

Hình ảnh dp Đồng Cam oan cảnh đập Biy

Hình 1-2 Một số đập bê tông ở Việt Nam được xây đựng trước năm 1945Giai đoạn từ năm 1945 đến 1975 đắt nước có chiến tranh nên việc lập trungđầu tư xây dựng các công trình thủy lợi bị hạn chế Trong thời kỳ này chưa có đập

tê tông trọng lực cao nhưng cũng đã xây dụng một số dip trần thấp như đập tran

của Nhật

hóa nên các công tình thủ lợi thủy điện được xây đựng khắp cả nước, vã đập bê

Tông cũng trở nên khá phổ biển với quy mô và hình thức ngày cảng phong phú Đầu

mỗi các công tình thủy lợi, thủy điện như: Pletkrong, Sẻ san 3 và Sẽ san 4, Bản VE,

“Thạch Nham, Tân Giang, Lòng Sông và đập tần ở các đầu mỗi thủy điện Hòa

Bình, Tuyên Quang là những đập bê tông với khổi lượng hing triệu m3 bề tông, chiều cao đập từ 70-138m, Việt Nam đã và đang sử dụng thành công kỹ thuật và

é chiềucông nghệ hiện đại để xây dựng các đập bê tông trọng lực có quy mô cả.

sao và hối lượng bé tông ngày một lớn hơn

Mot trong những kỹ thuật và công nghệ mới xây dụng đập Việt Nam dang áp dung thành công hiện nay fa đặp bê ông dm lăn

Nhìn chung Việt Nam đến với công nghệ bê tông dim lan trong đổi muộn sovới một số nước trên thể giới, nhưng trước sự phát triển nhanh chóng của nó và đặc

bi tại nước láng gi g Trung Quéc- nước có đặc diém tự nhiên gin tương tự như

Việt Nam, nên có rất nhiều dự án thủy lợi thủy điện lớn đã và đang chuẩn bị được.

thi công với công nghệ này Tới năm 2013 nước ta có một số đập bê tông trong lục

lên tới 22 dip Việt Nam trở thành nước được xép hàng thứ 7 v8 ốc độ phát triển

đập bê lông trọng lực Địa danh, quy mô các đập đã, dang và sẽ xây dựng ở nước ta được thống kê ở bảng 1-3:

Bảng 1-3 Danh sách các đập bê tông trọng lực lớn đã và đang được xây dựng ở

'Việt Nam cho đến năm 2013

sảng [OR] PRR [simian | OHM

3 A Vương 83 Quang Nam 2008 ‘BT đâm lan

6 | Binh Bigs 70 [ThừaThiên Huế 2008 BT dim lin

7 | Heong Din | 75 ÏThữaThiếmluế 2008 BY dim lần

8 | Ding Nai 3 110 | Bie Nông 200 BT dim lăn

9 | DingNaid | T29 | Bic Nong 201 BT dim Fin

10 | ĐakĐrnh 99 [QuảngNgi | Bang xiy dmg | BT dim Han

TT | Nude Trong | 70 |QuangNgài | Dang xiy dmg | BT dim lin

12 | Senta 138 | SonLa 2011 BT dim lần

13 | Bản Chất 130 [Lai Châu 2012 BT dim lin

15 | Binve 186 | Neh An 201 BT dim lần

16 | Ha Na 98 | Nehe An 201 BTthường

T7 |SôngRuag2 | 95 [QuangNgài 2010 BT dim lin

I§ | Song Tranh2 | 99 | Quing Ned 2010

19 [SôngCôn2 [50 | Quang Nam 2010 BT dim lin

20 | Trung Son W8 Thanh Hoa Dang xây dựng | BT dim lần

21 | HuộiQuảg | l20 |Smmla ‘Dang xây dựng | BT thường

22 | Lai Chau 137 | Lai Chiu ‘Dang xây dựng | BT dim lần

“Thủy điện Bản Chát ‘Bap chính của nhà máy Thủy điện Sơn La

THình 1.3 Một số đập RCC đã được xây dựng

1.12 Các vin đề mắt an toàn của đập be tông ở Việt Nam hiện nay

Cée vẫn đề mắt an toàn của đập bê tông ở Việt Nam hiện nay có thé kế đến

46 là: Nút thân đập, thắm qua thân và lún, đập, rò rỉ nước qua các khe

nghiêng, phá hoại cục bộ do ứng suất kéo, mắt ỏn định gay động đất kích thích (đối

với đập cao) Nạ ai ra còn xây ra hiện tượng sat trượt mái bở hai vai đập và cửa

nhận nước ở một số đập bê tông như: Sat vai phải đập Thủy điện Bản Vẽ, vai trái

đập Thủy điện Bản Chat, sat tại cửa nhận nước Thủy điện Hủa Na.

1.1.3.1 Nie

a, Hiện tượng nứt ở đập bê tông

'Vắt nứt ở khoang 8 trong hành lang cao —— Vết nứt trong khoang 8 ở cầu thang đệm,

tình 105,1m cao tình 105,lm

Hình 1-4 Các vết nứt ở đập Thủy điện Sơn La

Vat nứt ở khối bê tông trong quá tình xây dựng đã được phát hiện ở một số

đập lớn như: Sơn La, Bản Chit, Bản Vẽ (các đập xây dựng theo công nghệ RCC) và

một số dip khác Kết qua khảo sit cho thấy một số đặc điểm phân bổ vết nứt như

~ Phương của vết nức: các vết nit có phương thẳng đớng, kéo di theo hướng song

hoặc hưởng vuông góc với trục đập (số lượng íthơn) Không có vất nút theo một nằm ngang (song song với mặt đập)

~ Chiều sâu vết nức thường không quá 6m, tính từ bề mặt khối đồ bị phơi lộ

~ Chiều rộng vắt nút: thường nhỏ hơn Imm

~ Thời gian xuất hiện: ở các khối khác nhau, phát hiện thấy thời gian xuất hiện vết

nứt sau khi bóc lộ bE mặt khối đổ RCC là rất khác nhau, có th từ 40 ngày đến 300 ngày (8)

b, Nguyên nhân gây nứt

C6 rất nhiều ý kiến phân tích nguyên nhân hình thành các vết nứt ở khốiRCC và một số đập bê tông khác Ý kiến chung nhất quy vé tổ hợp của các nguyên

nhân khác nhau, trong đỏ quan trọng nhất là

- Do chênh lệch nhiệt độ giữa phần bên trong khối đồ và phần trên mặt bị bóc.

lộ, chịu ảnh hưởng của nhiệt độ mỗi trường có khi xuống rất thấp làm xuất hiện ứng suất kéo vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông khi chưa phát triển đầy đồ

~ Do bê tông giảm thé ích ong quá tình ngưng kết (hiện tượng co khổ) Vou

bê tông có tỷ lệ N/X càng cao thì mức độ co khô càng lớn Tuy nhiên ong thực

i

thứ yếu

với vữa RCC thường khống chế tỷ lệ N/X nhỏ, do đó ảnh hưởng của co khô chỉ

~ Do kích thước bề mặt khối quá lớn:

Kích thước bé mặt khối theo phương dọc trục dip được giới hạn bởi ha khe

co giãn và được xác định ong thiết kế thông qua tính toán phân tích ứng suất nhiệttrong khối đập ở các thời kỳ khác nhau (thi công, khai thác) Khoảng cách này ở

đập bê tông trọng lực trên nn đã thường lấy khong L = (20-30)m tay theo quy mo

và đặc điểm của từng đập, Nếu lấy L thiên lớn thì số khe co giãn sẽ Ít nhưng khả

L

nhiều, còn lí

à do co khô.

năng hình thành vất nút ngang do chênh ch nhỉ

thiên nhỏ thi ngược lại.

Kích thước mặt khối đỗ theo phương ngang trục đập được giới hạ từ mặtthượng lưu đến mặt hạ lưu, thay đổi tùy theo từng cao tình khối đổ Với những đập

cao thì ở phần gin đáy có b rộng khối là lớn và không thể phân nhỏ ra bằng các

khe thi công được, vi điều này trai với nguyên lý công nghệ RCC.

chỉnh kích thước tặt khối thôi Nhu vậy chỉ có thể di 1g qua khoảng cách

L giữa hai khe co giãn Ở những đập xuất hiện nhiều vết nứt dọc đập thì không thé

ly ý do là bỀ ngang đập quá lớn, mà phải xem xét từ các yến tổ khác như khoảng

cách L giữa hai khe co giãn (ngang), hàm lượng xi ming trong vữa RCC, tỷ lệ Nx

e- Ảnh hưởng của vét nút đến an toàn đập và hưởng xử lý

chin thể của hổi đập Tuy nhiên v an toàn đập tì phi

xét in các khía cạnh tic động khác nhau của khe nứt.

VỀ mặt thẩm nước

- Các vết nứt thông từ thượng lưu về hạ lưu sẽ làm cho đập bị rò nước ra hạ

lưu và điều này là không cho phép Cin xử lý theo hướng bit kín miệng nước từ

phía thượng lưu, khoan thoát nước ở phần sau dé và dẫn về hành lang tập trung

nước tong thân đập

= Các vết nứt phương dọc chạm đến bờ và nên đập cũng không cho phép xây

ta, vì khi đó nước thắm từ nền và bở sẽ tập rung vào khe nữ „làm tăng áp lực diy

nổi và lực xô ngang về phía ha lưu có thé làm đập mat ồn định (bị trượt) Cần phải

xử lý không cho miệng vết nứt tiếp xúc với nền và bờ, khoan thoát nước từ vết nút

cho tập trung vào hành lang trong thân đập.

Vé mặt gây trượt:

- Các vất nứt nằm ngang là nguy hiểm nhất vì làm giảm khả năng chống cắt

trên mặt ngang, tăng áp lực diy nỏi, dẫn đến khả năng đập bị trượt theo mặt ngang

bị nút Vì vậy các vết nứt loại này là không được phép tổn tạ Ở các đập RCC đã

xây dựng thì không phát hiện thấy vết nứt loại này.

ết nứt thẳng đứng theo phương từ thượng lưu vé hạ lưu nếu được xử lý

ở một thượng lưu và thoát nước ở phần sau đó th có thề chấp nhận như

một khe co giãn thông thường,

~ Các vắt nứt thing đứng theo phương song song với trục đập nếu có bề rộngnhỏ và được xử lý cích ly với nên và hờ cũng như Khoan thoát nước tối

chung là không ảnh hưởng đến én định trượt của đập

VE mặt chịu lực của khói đập:

“Các vết nứt làm mắt đi tính toàn khối của đập nê ảnh hưởng đến trang

n dạng của toàn dap Tuy nhiên theo nguyên lý Xanh- Vơ năng, sự thay đội này chỉ dng kể rong một phạm vi nhất định xung quanh vết nứt và không

túc động đến các điểm ở xa, Vi vậy, về mặt kết edu có thé chip nhận vết nứt trongkhối nếu thỏa mãn các điều kiện sau

- Vết nứt có chiều rộng nhỏ để các thành phần ứng suất có thể truyỄn qua khenút thông qua các hòn cố

- Vết nứt đã được xử lý cách nước và thoát nước như đã nêu ở trên

liệu đan cải giữa hai bờ khe.

- Vất nứt nằm trong vùng ứng suất nến của khối đập (theo kết quả phân tích

ứng suất bi đang với dip toàn khối)

Trường hợp vết nứt nằm trong vùng ứng suất kéo hoặc vùng phá hoi do

động đất thì cin phải xử ý để đảm bảo tính chỉnh thể và khả năng chịu ứng suất kéo

của đập,

1.13.2 Thâm và rò rỉ nước

“Theo thing kê, trên cả nước có 35 công tinh thủy lợi thủy điện cỏ đập cao từ

50m trở lên hoặc có ảnh hưởng nghiêm trọng tới hạ du khi có sự cố Trong số 35

sông trình cỏ 20 công trinh có đập chính bằng kết cầu bê tông trong lực (13 côngtrình được thi công bằng công nghệ bẽ tông dim lin ~ RCC, 7 công trình được thicng bằng công nghệ bê tông truyền thống ~ CVC)

Có 7/13 đập RCC khi bắt đ:

nhiệt vào hành lang kiểm tra hoặc qua các mạch dừng thí

nước phát hiện dòng thắm mạnh qua khe

‘ong về mái bạ lưu, Trong

6 thấm trên 301/s xây ra ở 4 đập là đập công trình Thủy điện Bản Vẽ (60 Vs), Thủy

điện Sẽ San 4 (31 Us, Thủy điện Đồng Nai 4 (25 Us), Thủy điện S

(5 Vs) Có 3 đập thắm từ 10 Us đến 30 Us là: Thủy điện Ka Nak (25 Us), Thủy điện

Đồng Nai 3 (19,8 I), số còn lại thắm nhẹ (dưới 10 Us) [Theo báo cáo “Thực trang

ng Tranh 2

an toin đập và công tác quan lý an toàn đập trên cả nước" của Cục gim định nhà

nước về chit lượng công tình xây dụng =Bộ xiy dựng (Thing 1/2013)

C công tình này hiện nay đang được các Chủ Ap tch cục xi I ch

bằng các biện pháp bơm keo Epoxy, Polime, quét sơn chống thắm thượng lưu Các.giải pháp xử lý này bước đầu cho thấy đã có hiệu quả tốt Sau khi xử lý, lưu lượng

thấm qua đập tại Thủy điện Sông Tranh 2 còn 3,23 I/s; Thủy điện Sẽ San 4 còn I8.

Us, Thủy điện Bản Vẽ còn 35 Us, Thủy điện Đồng Nai 3 và Thủy điện Đồng Nai 4lưu lượng thắm nhỏ hơn 20 Vs và cơ bản đã không thắm nước ra mái hạ ưu đập

Rd rỉ nước ở đập Sông Tranh 2 Điểm rỉ nước thắm ra mặt đập hạ lưu bờ,

Hình 1-5 Ra ri nước ở đập Thủy điện Sông Tranh 2, thủy điện Hồ Hô1.1.3.3 Động đất kích thích (đối với đập cao)

Động đất kích thích xây ra khi các điều kiện bên đưới bé mặt thay đổi theo

chiều hướng các ứng suất tác động lên bề mặt dat đến ngường tối hạn tạo ra các

dịch tag Trong động dit kích thích, tham số áp suất lỗ rỗng đóng vai trò rất quantrong Cúc ý thuyết dự báo và thực nghiêm đã chứng mình rằng khi ứng suất trong

môi trường đá gần đạt đến ngưỡng tới hạn để tạo ra các phá hủy đút gãy, chỉ một

“chút thay đổi nhỏ của áp suất lỗ rồng cũng có thể tạo ra động đắt kích thích Nhìn

chung động đất kich thích có độ lớn và cấp chắn động nhỏ và không gây ra thiệt hại

“Tuy nhiên tong một vài trường hợp khi ứng suất đã được tch lũy đỏ lớn hoặc áp

suấtỗ rồng được nâng lên đã cao trên một diện rộng của đứt gy, động đắt mạnh có

“Thực tế cho thấy, thủy điện hay được xây dựng tại những nơi có liên quan với

các hoạt động kiến tạo khu vực Chính vì vậy, xung quanh hồ chứa và lần cận

thường cổ các đứt gay kiến ạo Khitch nước, khối nước khổng lồ đó sẽ im tăng

fp sult lên bŠ mặt lòng hỗ chứa dẫn tới việc lan truyễn bŠ mặt các đứt gly xungquanh khu vục hỖ chứa Ngoài ra quá trình thẩm nước từ hồ chứa vào trong lòng đắt,mặt đứt gây và đất đá xung quanh cũng làm ting áp suất lỗ rổng - hai sự biếnđổi này đồng vai trò chủ yêu trong việc kích hoạt sự dịch chuyển của đất gay và tạo

ra động đất, Thông thường bai sự biến đổi này cùng diỄn ra đối với trường hợp tích

nước hỗ chứa nên động đất kích thích do nguyên nhân này gây ra thường diễn ra

nhanh và mạnh hơn so với các nguyên nhân khác

Thủy điện Hoa Bình

6 Việt Nam, vin để động dit kich thích được đặt ra vào năm 1976 khi tiến

hành khảo sát thiết kế công trình thủy điện Hòa Bình (đập cao 125m, hd chứa dung,

tích 9 tỷ m’, mực nước ding bình thường 115m, độ cao cột nước ở gần đập hon

100m) Trong báo cáo khảo sit đánh

kích thi

lá độ nguy hiểm động đất vấn đề động đất

ch đã được đánh giá: Động đắt địa phương lớn nhất ở khu vực công trình

Maus = 5.2: có khả năng xây ra trên đứt gãy Chợ Bờ, giới hạn phía nam hồ chứa.

“Tác nhân làm phát nh động đất ấy chính là sự tích nước hi chứa đến cao tinhthiết kế, Thing 12 năm 1978 hỗ chứa được tích nước đến cao trình 86m Đền tháng4/1989 xảy ra một số động đắt ở khu vực công tình, trong vũng đứt sấy Chợ BO,

sây chin động cảm thấy ở khu vực công trình và lân cận thị xã Hòa Bình Ngày

23/5/1989 xây ụ trận động đắt độ lớn M = 4,9 gây chấn động cấp 6-7 (hang cấp độ

mạnh MSK-64) cho toàn khu vực thị xã và ngày 27/5/1989 xảy ra trận động đất độ lớn M 4.1, Sau đó, hoạt động địa chin yến dẫn và yên tinh trở lại vào tháng9/1989 Từ tháng 1/1990, sau khi hồ chứa được ích nước đến cao trình 90m, ại bắtmột chu kỳ mới ting độ hoạt động dia chin trong vùng hd Số lượng động đất

trong mỗi chu kỳ tích nước hd chứa, ố lượng động đất yêu đều tăng lên sau 4-6tháng bit đầu chu kỹ, rồi lạ giảm dẫn đến mức bình thường Động dit yêu xây ra

nhiều nhất vào những năm 1990, 1991 Vào đầu chu kỳ tích nước 1991, mực nước

đạt cao trình 115m, ngày 6/10/1991 ở Tạ Khoa, trên đứt gãy Mường La ~ Bắc Yên

43 xây ra trận động đất 5,0 độ Richter, gây chin động cấp 7 Có thể đó là trận động

đất chính trong chuỗi động đắt kích thích ở vùng hỗ Hòa Binh, Từ năm 1992 trở đi

sé lượng động đất yéu bắt dầu giảm, mặc dù mực nước hd dat mức cao nhất Saunăm 1994 chế độ động đất trong vùng hỗ gần như bình ổn, không còn thấy hiệntượng tăng giảm số lượng động đất yếu theo chu kỷ ích nước

Những điều nói trên đưa đến suy ngh là việc tích nước và hoại động hỗ chứaHòa Bình chỉ gây biển động chế độ động đất trong khu vực hỗ tong khoảng thờisian 4.5 năm đầu tiên, sau đỏ chế độ động đắt trở lại trang thái ôn định, động đắtkích thích mạnh nhất không đạt tới ngưỡng động đất cực đại dy đoán

Sau nghiên cứu này vin dé động đắt kích thích được xem xét cho tắt cả các

sông trình thủy điện lớn như Thị An, Yaly, Som La Đã nghiên cứu điều kiện và khả năng phát sinh động dit kích thích, dự bảo dia điểm và độ lớn của động đắt kích thích có thể xảy ra, Năm 1993 đã tiến hành đề án quan sát động đắt kích thích ở các vùng hỗ chứa lớn Hòa Bình, Trị An, Yaly Kí quả quan sát 3 năm không cho thấy

biển động nào về hoại động động đắt ở cả 3 vùng, và như vậy, những kết luận

của những nghiên cứu trước đó về động đất kích thích ở các vùng hồ đồ gián tiếp

được chứng mình

Thủy điện sông Tranh

Thủy điện sông Tranh nằm tại huyện Bắc Trà My, tinh Quang Nam, là khuvực có các đới đứt gãy kiến tạo lớn như Trả Bằng à Hưng Nhượng - Tà Vi cắt qua.

"Đây là các đới đứt gãy có biểu hiện hoạt động trong giai đoạn hiện tại, có khả năngphát sinh động dit cực đại với độ lớn (Magnitude) M = 55 gây ra chin động

(imensiy) cắp 7 (Theo thang MSK-64) ở vàng chin tam Những ghi chép trong lịch

sử vài liệu quan rắc của mang trạm địa chắn Việt Nam cho thấy tong thời gian

từ năm 1715 đến 2003 (Khi chưa có thủy điện Sông Tranh 2) ại khu vue Bắc Trà

Mỹ là lân cận đã xảy ra 8 trận động dat, chủ yếu là động đắt nhỏ Mạnh nhất trong

số này à tận động đất có độ lớn Ms = 48 xây ra năm 1957 cách khu vực công tình

thủy điện Sông Tranh 2 khoảng 100km về phía Đông Nam,

Hồ thủy điện Sông Tranh 2 có dung ích hỗ chữa 730 triệu mÌ, diện tích mặt

hồ khoảng 36 km’, nơi sâu nhất trong lòng hồ xắp xi 91m và được tích nước từtháng 11/2010 Theo các bản tin động đất của Viện Vật lý địa cẩu,

011 cho đến cuối tháng 12/2012 ại hồ shứa sông Tranhbắt đầu tích nước thing

đã có 3 trận động đất với độ lớn lớn hơn 4 và 4 trận động đắt có độ lớn lớn hơn 3Ngoài ra cồn có rit nhiễu trận động đắt có độ lớn nhỏ không cảm thấy Hiện nay

hiện tượng đó vẫn đang tiếp diễn Theo những thông tin như vậy, có thể nói rằng

hiện tượng động đất xảy ra ở khu vực thủy điện sông Tranh 2 sau khi hỗ chứa đượctích nước và hiện nay vẫn dang tiếp diễn là hiện tượng động đất kích thích xây radưới tác động của hỗ chứa sông Tranh 2, Để biết được giai đoạn tiền chin đã kếtthúc hay chưa, và như vậy, khả năng xảy 1a động đt chính mạnh hơn những trậnđộng đất vừa xây ra hay không và có độ lớn bao nhiều thì vẫn cần phat theo đối và

ết luận cl

nghiên cứu thêm thì mới có thể di xác Tuy nhiên, trong thời gian.

hi

tới, dù động đất kích thích vẫn tếp tục xây ra, thâm chí có thé lớn hơn trư

cũng không thể vượt ngường động đất cực đại cia khu vực đó

1.2 TONG QUAN VE CONG TAC QUAN TRAC DAP

1.2.1.1 Đổi với các công trình thy đin, thủy lợi có đập cao từ SOm trở lên hoặc códnh hưởng nghiên trọng tối hạ du kh có sự cổ [35 công trình)

Hầu hết các công trình (33/35 công trình) đều có thiết kể lắp đặt thiết bị quantric tại các hạng mục công trình đầu mỗi Có 2 công trinh chưa có bổ trí dy đù

thiết bị quan trắc là: Công trinh Thủy điện Suối Sap 1, Thủy điện Sông Côn 2

Tại một số công tình, công tác lắp đặt thiết bị quan trắc chưa được quan tâmđúng mức dẫn đến nhiều thế bị quan tắc sau khi lấp đặt bị hư hỏng, gây ảnhhưởng đến việc đánh giá sự làm việc của đập như tại công trình Thủy điện Tuyên.

‘Quang, Thủy điện Sẽ San 4 (hong gần 15% số lượng thiết bị đã lắp dab,

Một số công trình mặc dù đã được đưa vào sử dụng nhưng thiết bị quan trắcvin chưa được kết nỗi đồng bộ để thục hiện quan trắc tự động theo yêu cầu thiết kế

như đập Hồ chứa nước Cửa Đại, hỗ chứa nước Định Bình

1.3.1.3 ĐI với các công trình thấy điện có đập cao từ 15m dén 50m hoặc dung tích

hồ chứa trên 3 triệu m”`

“Trong số 56 hồ chứa có 22 hỗ chứa được chủ đập thực hiện quan tắc theo

uy định, S3 đập hỗ chứa chưa thực hiện quan trắc dip, 1 đập hỗ chúa chưa lắp đặtthiết bị quan trắc đập (Thủy điện Ayun Thượng LA)

1.2.1.3 Đối với các công tình thủy lợi có đập cao từ 15m đến 30m hoặc dung tick

hỗ chứa trên 3 triệu mỸ

8 thủy lợi tại các địa

“Theo kết qua tổng hợp báo cáo v thực trang 271/551

phương: Quảng Bình Ninh Bình Ninh Thuận, Điện Biên, Thừa Thiên Huế, Sơn La, Kon Tum, Quảng Ngãi thì

nhỏ, chỉ có 30/271 công tinh, không quan trắc Ay đồ là 119/271 công tình, không

xố công trình được tổ chức quan trắc đầy đủ chiếm tỷ lệ

có thiết bị quan trắc là 122/271 công trình

1.2.14, Đối với các công trình hỗ chứu có đập cao dưới 15m và dụng tích dưới 3

triệu mỀ

Hầu hết các công tinh này là các hồ chứa thủy lợi phục vụ như cầu tưới tiêu

phục vụ sản xuất của người din tại các địa phương Theo báo cáo của các địa

phương, các công trình thuộc loại này không được thiết kế và lắp đặt thiết bị quantrắc để theo dõi, đánh giá tình trạng làm việc của đập.

1.22 Tình hình sử dụng số liệu quan trắc hiện nay

Nhìn chung công tc xử lý số liệu quan trắc chưa được quan tim đúng mức

“Tai một số công trình như Thủy điện Bản Chát, Hỗ chứa nước Diu Tiếng có số

liệu quan trắc nhưng chưa được xử ý.

'Nhiễu công trình tư vấn thiết kế không đưa ra được các giá trị giới hạn cho

phép để đánh giá sự làm việc của đập thông qua c sổ liệu quan trắc đã được xử

(Thủy điện Sông Côn 2) dẫn đến hiệu quả sử dụng thiết bị quan trắc không cao, gây

lãng phí và không đủ cơ sở để đánh giả đảng được tinh trạng làm việc của đặp Tại sắc công trình được xây dụng trước năm 2000 (Trước khi có quy định trong tiêu

chun về thiết kế bổ tí thiết bị quan trắc các công trình thủy điện, thủy lợi) như

“Thủy điện Yaly, Thủy điện Hàm Thuận, Thủy điện Đa Mi do các tổ chức tư vin

kế đã thinước ngoài tk và bổ trí lắp các thiết bị quan trắc Hiện đa số các.thiết bị này hoạt động tốt, số iệu quan trắc diy đủ và tin cậy:

1.3, NHIEM VỤ NGHIÊN CUU CUA LUẬN VAN

- Sử dung các số liệu quan trắc để nghiên cứu đánh giá khả năng mắt an toàn của dp bê tông, áp dụng cho đập Sơn La

= Nghiên cứu đề xuất ý kiến để hoàn thiện quy tình tt kỂ, lốp đặt, sử dụng

hệ hổng thếtbị quan trắc để thụ thập số iệu và đính giá an toàn đập

CƠ SỞ LÝ LUẬN CUA VIỆC SỬ DỤNG SỐ LIEU QUAN TRAC DE DANH

GIA AN TOÀN DAP BE TONG

2:1, CAC QUY ĐỊNH VE LAP ĐẶT HE THONG THIET BỊ QUAN TRAC Ở BAP BE TONG

Theo TCVN 8215-2009 (Công tình thủy lợi - Cúc quy định chủ yếu về thiết

kế bố trí thiết bị quan trắc cụm công trinh đầu mối) thì việc bổ trí các thiết bị quan

in đá như sau:

(công u

trie dip

2.1.1 Thành phần khối lượng quan trắc

Bang 2-1 Thành phần khối lượng quan trắc

ng, bê tông.

Cấp công tình

str Nội dung quan rắc Toa pv

1 | Quan tric chuyển vị + + + + +

2 | Quan ie thin ie

3 | Quan tắc nhiệ độ Ean:

4_ | Quan whe img sult Pane

5 | Quan ie ap ive mech ding ein Ging chiy | + | +

6 | Quan tric áp lực kéo cốt thép + + + + +

2.4.2 Quan trắc chuyển vị

2.12.1 Nội dụng quan ắc chuyên i

+ Quan tic độ lún công tình và bộ phận công tình

- Quan trắc chênh lệch lún giữa các bộ phận hoặc giữa các đơn nguyên của côn trình

= Quan trắc chuyển vị ngang nghiêng giữa các bộ phận hoặc giữa các đơn nguyên

của công trình, quan trắc độ mở rộng, thu hẹp của khe nồi

2.1.2.2 Thiết bị đo để quan trắc chuyển vỉ

a, Quan trắc lún mặt:

~ Mốc quan rắc lún mặt bằng tông cốt thép (Mốc mit): Bằng b tông hay thép

đặt trực tiếp lên bể mặt đặt trực tiếp lên bề mặt đập, được quan tắc bằng phương

pháp trắc đạc

~ Mốc sâu bằng thép kiểu khí nén (Preumatic settlement cell): Bằng thép, cùng một

lúc quan trắc được độ lún của nhiễu lớp đất khác nhau Nguyên lý quan trắc bằng

«© Quan trắc chuyỂn vị ngang

~ Mốc ngắm quan trắc chuyển vị ngang bằng phương pháp trắc đạc: Bằng bê tông

hay thép, đặt trên định hay cơ đập, được quan trắc theo phương pháp trắc đạc

= Him đạc quan tắc chuyển vi ngang bing quả dois Him đặt chính giữa định dip,bằng bê tng cốt thép có đường kính khoảng Im, cắm siu vào đá gốc, trên đình có

kg thép hình để treo qu lắc (quả doi)

- Qua lắc thuận, dao quan trắc chuyén vi ngang nghiéng bing quả doi: Quả lắc

thuận có chân cổ định vào nền, trên đỉnh tự do dịch chuyền Qua lắc đảo ngược lại

“Cổ định trên đỉnh và tự do di chuyển đưới đáy Căn cứ vào sự dich chuyển so với hướng thẳng đứng ban đầu, cho biết độ chuyển vị ngang, nghiêng, lệch.

~ Thiết bj đo được đặt nghiêng để quan

“Thiết bị đo được chôn nghiêng, khi do thả thiết bị vào sẽ cho ta biết tị số dich

lún ngang, nghiêng (Inclinometer):

chuyén ngang, nghiêng.

4 Quan tắc biển dang khe nỗi khe nứt

~ Thiết bị đo biển dang kiểu dây rung 1 chiều (Vibrating Wire Joinmeter): Thiết bịđược chôn vào hai bên khóp nỗi, iên kế bằng đây căng cỏ đặt thiết bị thu, Loại này

do biến dang 1 chiều

~ Thiết bị đo bin dang kiểu dây rùng 3 chiễu (Vibrating Wire Jointmeter): Cấu tạo

giống như trên nhưng do biến dạng 3 chiều

cas © ca

a) b) °Hình tiết bị đo khe hở (Kh)

aMặtđứng — b.Mặthằng —— e Mat canh

2.1.2.3 Nguyên tắc bổ trí thiết bị do để quan trắc chuyển vị:

~ Thiết bị đo độ ma rộng hay thu hẹp của khe nỗi đối với công tình bê tông trên én

4 thường sử dụng như: Mốc trắc đạc, Quả lắc thuận - đảo, Thiết bị đặt nghiêng

đăng hệ thông mbc trắc đạc đặ trên mặt công ình, nên đặtđỗi xứng qua khe nỗi

= Số lượng thiết bị đo để quan trắc khe nỗi phụ thuộc vào chiều cao, chiều rộng và

p xúc giữa đáy công trình và nên

áp lực kế hoặc ống đo áp Nếu bỗ trí áp lực kế sẽ quan trắcngay được trị số áp lực trên từng điểm đo còn bổ trí Ong đo áp mới cho cột nước áp.lực của từng điểm quan tic

b, Nguyên ti bổ trí thiết bị đo để quan tắc thắm

2.3.1.2 Quan trắc cật nước dp lực nước tác dụng lên màn chống thắm

Để quan trắc cột nước áp lực nước tác dụng lên màn chồng thắm (màn phun xi

măng) với thiết bj là dng đo áp, nên bổ trí các ống đo áp ở phía tước và sau màn

phun

Số lượng ống đo áp bố trí trong một tuyển từ 3 đến 4 ống: Một ống đặt ở phíatrước màn phun, có độ sâu bằng một nửa độ sâu của màn, ống còn lại (từ 2 đến 3ng) bố trí sau màn phun trong đồ cố một ống dat sắt màn phun ở độ sâu bằng độ

sâu màn phun, một ống đặt sát ngang mặt tiếp xúc giữa nén và đập.

Nếu nền dip có nhiều lớp đá xấu khác nhau lại xuất hiện x6i ngẫm hóa học

hoặc chịu tác dụng của nước ngầm có áp lực thì có thé tăng số lượng ống đo trong

+ nhưng không nhiễu hơn 5 ống trong một tuyển

“Trường hợp nền đã đồng đều, không xử lý thắm tì cho phép chỉ bổ tí từđến 2 thiết bị và đặt ở sát đáy công trình với nền đẻ quan trắc áp lực ngược và thành

phần hóa học của nước thắm

2.3.1.3 Tuyén quan trắc áp lực thắm

hình dạng, kếtc đập Trường hợp công tình có nhiễu loại vật liệu khác nhau (ví dụ đặp có đơn

Phụ thuộc vào chiều da đập và điều kiện dia chất của nền

nguyên bằng bê tông, đơn nguyên bằng đá xây thi bắt buộc mỗi đơn nguyên phải bổ.trí một tuyển quan tặc)

2.3.14 Quan tric thắm vòng quanh

Quan tric thắm vòng quanh thấm hai bên vai) công tình b tông chỉ tiến

hành trong rường hợp đốt dip hay địa chất của khối tựa là đắt xu, nứt ẻ nhiều

"Nguyên tắc bố trí tuyến do áp:

- phần thém sông, các tuyén bổ tí cách nhau từ 150m đến 250m

~ Ở phần lòng sông, các tuyến do áp cách nhau từ 100m đến 150m

+ Số lượng tuyển do áp không it hon 3

2.1.4 Quan trắc nhiệt độ

Do sự hay đổi nhiệt độ trong công tinh ông khổ lớn, xuất hiện các khe

nứt nhiệt gây nguy hiểm cho sự làm việc của công tình nên cần chú ý đúng mức.

quan tắc độ nhiệt rong công trình bê lông

Thiết bị quan tắc nhiệt thường ding là hệ thống nhiệt kế điện trở (CarlsonResistance Thermometer) đặt sẵn vào trong khối bé tông ngay từ khi thi công công

trình 1 kế điện trở hoạt động theo nguyên lý điện năng thành nhiệt năng: Có

điện trở bing kim loại, gắn thiết bị thu trị số đọc là giá trị nhiệt độ Việc bổ trí tuyến

«quan tắc nhiệt và số lượng nhiệt kế trong một tuyển phụ thu vào kích thước, quy

mô và cắp của công tình.

Bi đơn nguyên công trình bổ tr ít nhất một tuyển quan trắc nhiệt Theo chiềusao công tình cứ cách nhau khoảng 10 đến 15m bổ tí một mặt cắt ngang tiết diện)

quan tric

Số lượng nhiệt kế bổ trí trong một mặt cắt ngang phải đủ để vẽ được biểu đồ

Ế trong một mat cắt ngang.đẳng nhiệt của công trình, thường bỏ trí từ 5 đến 7 nhiệt

và nên bổ trí ở phin sit biên diy hơn ở phần tâm công tinh

Đối với những công tình bê tổng trên nn đá có chiều day nhỏ hơn hoặc bing

2.1.5.1 Quan trắc trang thái ứng suất

Để quan trắc trạng thái ứng suất của công tinh bê tông khối lớn, thường thựchiện bing 2 phương pháp: Trực tiếp hoặc gián tiếp qua biển dạng, sau đồ tinh

và déo.

chy thành ứng su theo lý huyết in h

Thiết bị quan tắc gián tiếp qua biến dạng là thếtbị kiểu đây căng (Tenzomet,Embeded, Strain gauge) Thiét bị đo trực tiếp ứng suất thường dùng biện nay là:

Pressure cell, Total pressure cell

Nguyên tắc bổ tr he thống thiết bj do tong công tình bê tông phải căn cir vào

biểu đồ ứng sud tính toán (kể củ biểu đồ ứng suất nhiệU, vu tiên bổ tí dầy ở mặt

- Để quan trắc ứng suất tại một điểm theo bài toán một chiều, hai chiễu, của mỗitrường đẳng hướng và liên tục thì trong một điểm đo chúng ta chi cẳn bố trí từ một

đến hai thiết bị đo là đủ (Hình 2-8).

~ Trong trường hợp tổng quát để nghiên cứu trạng thái ứng suất của bài toán không

gian, phải bổ trí một cụm gồm 9 thiết bị đo (Hình 2-9)

Hình 2-8 Sơ đồ bố trí cụm hai Hình 2-9 Sơ đồ bố trí cụm

thiết bị do chin thiết bị do

- Khi nghiên cứu bài toán biển dạng phẳng thì bổ trí 4 thiết bi đo Trường hợp bàitoán ứng suất phẳng bé trí 5 thiết bị đo (Hình 2-10)

~ Trong trường hợp ứng suất 2 hướng vuông góc với nhau thì chỉ cần bổ tr 2 thiết bị

đo cho một điểm quan trắc

~ Đối với kế cấu bể lông, để quan trắc ứng suất phải bổ tr tại những vị trí công

trình đã được tính toán theo lý thuyết hoặc bằng thí nghiệm trên mồ hình nhằm so

sánh giữa số thực tế với tỉ số tính toán ĐỂ nghiên cứu ứng suất cục bộ tại những

ơi như mép lỗ cổng, các góc cửa vào của cổng thì phải đặt cíc thiết bị đo tại đồ

nhất từ 2 đến 3 điểm quan trắc.

- ĐỂ nghiên cửu ứng suất của nỀn đã, thiết bị đo phải đặt trong các hồ khoan đã được khoan trước vào nền đá Trong nền đá các thiết bi đo phải đặt thing đứng Déloại trừ ứng suất bản thân của nén đá ra khỏi các chỉ số quan tre, phải bổ trí tid bị

đo trong các ống hình tụ không chịu ứng suất trước Do việc xác định ứng suất

chi

mà ở đó xuất hiện ứng suất lớn nhất (Hình 2-11),

trong nền đá rất khó khăn và phức tap, ni rí các thiết bị đo tại những điểm

8 ting Tâm

Hình 2-11 Sơ đồ bố tríthiết bị đo ứng suất trong nền đá3.1.5.2 Quan trắc ứng suất nhiệt

~ Ứng suất nhiệt của công tình bê tông toàn khối có ÿ nghĩa ri quan trọng Khitrí các thiết bị để quan trắc ứng suất nhiệt cin phải căn cứ vào biểu dB ứng suất

nhiệt tính toán Ở sát mép thượng lưu, mặt tiếp xúc giữa bê tông với nên đá hoặc

he nhiệt hoặc khe ndi phải bố tr nhiệt kế dây hơn ở giữa khối bê tổng

Nên bé tr các thiết bị đo để quan trắc ứng suất và ứng suất nhiệt trong cùng một

tuyén,

Hình 2-12 Sơ đồ bổ trí các tuyến quan trắc nhỉ

tông trọng lực trên nền đá

2.1.6 Bố trí thiết bị quan trắc áp lực mạch động của đồng chảy

Quan rắc áp lực mạch động cia đồng chảy sau dip trăn, cửa ra cổng lấy nước,

mũi hit của máng phun, thân đốc nước chỉ thực hiện đối với công trình quan trọng.

cấp II trở lên

áp lực mạch động của dòng chảy thưởng dùng thiết bị đo kiểu

re Cell, Hydraulic Load Cel.) đặt ở vị trí cần đo nur tại cửa van,

mũi hit đập tần, hỗ tiêu năng

Các thiết bị đo mạch động được đặt thành những tuyỂn song song và vuông

gốc với trục đồng chảy, Tại một tuyển đo, số lượng thết bi đo bổ trí không được ít

hơn 3.

Đối với công tình quan trọng trước khi thiết bị quan trắc mạch động

phải thông qua thí nghiệm mô hình để đặt thiết bị đo chính xác.

2.1.7 Bố trí thiết bị quan trắc lực kéo cốt thép

Nguyên lý làm việc của thiết bị quan rắc áp lực kéo cốt thép tương tự nhưthiết bị đo ứng suất Quan trắc biển dạng của cốt thép, sau đó xác định ứng lực theo

lý thuyết din hồi

Vige bố trí thiết bị quan trắc áp lực cốt thép bao gồm lực kế do trực tiếp (LoadCell) và lực kế kiểu day rung đo gián tiếp (Embeded Strain gause) Các lực kế được

bổ trí thành từng tuyển theo phương chịu lực, một công trình không được bổ trí ít

hơn 3 tuyến bao gồm:

- Một tuyển ở lâm day móng

- Hai tuyến còn lại đặt ở hai biên của tâm đầy

- Số lượng lực kế trong một tuyển phụ thuộc vào hình dạng và kích thước kếtcấu nhưng không được ít hon 3 lực kế

22 ĐÁNH GIÁ VE THÂM QUA DAP VÀ NÊN

2.2.1 Thim qua thân đập

Hiện tượng thắm qua thân đập bê tông xảy ra khi hỗ bắt đầu tích nước Thôngthường đối với đập bê tông trọng lực (kể cả RCC và bê tông truyền thống) được

thiết kế cấp phối để bê tông đạt được mắc chống thắm W, hệ số thấm k, Kết quả

thí nghiệm của Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam cho thấy với RCC ở tuổi

90 ngày: Mác ct hệ số thấm k, = 10° ems Với hệ số thấm nhỏ như

vậy thì phải hàng trim năm sau khi tích nước trong hỗ mới.

có thể hình thành đường bão hòa trong thân đập và không bao giờ đường bão hòa

chạy ra mái hạ lưu đập Do vậy 6 thể nổi nguyên nhân của hiện trợng thắm qua

thân độp bê tông chủ yếu là do hệ thống các khe nhiệt và các hành lang thoát nước:

trong thân đập không đảm bão yêu cầu kỹ thuật

2.2.2 Thắm qua nền đá đưới đáy công trình

3.1 Đặc điễn của thm qua nén đã

Nền đá nói chung có độ rỗng nhỏ (đối với nền là đá phún xuất thì độ rồngkhoảng 0,5 +0,8%, đối với đá trim tích độ rỗng n = 4+35%, hệ số thấm qua đánguyên khối khoảng 10+ 10” cm/s) Vì vậy, có thể bỏ qua hiện tượng thắm qua lỗ

rỗng trong đá.

Thắm ở nén đá chủ yếu là qua các khe nứt Các khe nứt rong khổi đá được

hình thành do quá tình kiến tạo, đoạn ting, tác dụng phong hóa hay do nỗ min khỉ

đảo móng Chiều rộng khe nứt thường từ vải milimet đến vài centimet hoặc honnữa Nước thắm trong các khe nứt không tuân theo định luật Dacxi và cho đến naycòn it được nghiên cứu

2.2.2.2 Tỉnh toán áp lực thắm

Nude thắm qua các khe nứt trong én đá dưới day công trình và thoát ra ha lưu Vi chưa biết được quy luật êu hao cột nước thắm nên người ta thường tính toán rt sơ lược theo phương pháp tỷ lệ đường thẳng

Đối với đập có bổ tr tiết bị chống thắm, thoát nước

Để giảm nhỏ áp lực thắm người ta thường sử dụng biện pháp phạt vữa xỉ

‘ming làm màn chồng thắm trong nền đập và đặt thiết bị thoát nước dưới đáy đập.

Tùy theo chiều cao đập, có thể bổ tr

sơ đồ hình 2-13:

thiết bị chống thấm và thot nước theo các

Hinh 2-13 Sơ đồ tinh toán áp lực thắm.

Trong các công thức ten

~ z: Trọng lượng riêng của nước

~ H,: Độ chênh cột nước thượng ha lưu đập

= cy Hệ số xết đến tổn thất đầu nước thắm qua đã nền đến mật thượng lưu mànchống thắm, xác định theo thí nghiệm

~ œ, : Hệ số điện tích chịu áp lực nước, ø, < I,0, xác định theo 14TCN 56:1988

-a=04 ai=02

=I, Đoạn đi tir mép móng thượng lưu đập đến mặt hạ lưu màn chống thắm Trên

đoạn I, cột nước thấm giảm từ H xuống a H

~ Khoảng cách từ mép hạ lưu màn chống thắm đến vị trí đặt thiết bị thoát nước

b, Trưởng hợp không làm màn chồng thẩm, nhưng có thiết bj thoát nước đặt cáchmép thượng lưu đập một khoảng bằng |

Khi đó áp lực thắm được tính theo công thức

W, <0,57.H,,0+2)5) G4)

“Trong đó thường lấy a," = 0,5

"Ngoài áp lực thắm Wo, đấy đập còn chịu tác dụng của áp lực thủy tĩnh đây

ngược:

W,=rhba, 655)

‘rong đó h: độ sâu nước hạ lưu tính đến đáy móng đập)

2.2.2.3 Lint lượng thắm

Lưu lượng thấm qua nên đã có th rấ lớn, nhất là khi nền đá nứt nẻ nhiễu Dotính chất không đồng đều của các khe nứt ta chỉ có thé tính lưu lượng thắm qua nền

đã một cảch sơ lược Ví dụ khi nền thỏa mãn những điều kiện nhất định thì có thể

tính lưu lượng thắm theo các công thức đơn giản của bài toán thắm có áp.

2.2.3, Xứ lý chống thắm

“Trong phạm vi luận văn này ta nghiên cứu hướng xử lý chống thắm ở một số

đập lớn (đập RCC) đã xảy ra hiện tượng thấm.

2.2.4.1 Về chẳng thắm điên đập

Trong thân đập RCC được bố trí hệ thong hành lang và 6 wg thoát nước thấm ởi

‘gan mặt thượng lưu Toàn bộ nước thắm tir thượng lưu đập sẽ qua hệ thống ống thu

nước rồi tập trung vào hành lang dé thoát về hạ lưu theo các tuyến ống đã bố trí sẵn.

Không cho phép nước thắm chảy tran trên mặt hạ li đập,

Do khoảng cách từ mặt thượng lưu đập đến vị trí ống thoát nước là nhỏ nêngradient cột nước thắm trong bê tông ở phạm vi này là rt Tin, có th làm rửa trôi và

dẫn đến phá hủy vật liệu Vì vậy cần thiết phải quy định mác chống thắm cho phần

vật liệu thân đập từ mặt thượng lưu đến tuyến hành lang, tức là clin khống chế theo

điều kiện J < J trong d J là gradient thắm thực tẾ xây ra Lạ là gradient thẳm cho

phép của vật liệu bê tông bé tri trong vùng chống thắm Từ trị số J thông qua thí

nghiệm sẽ xác định được cắp phối và công nghệ đầm chặt cho ving bé tông này

Để việc kiểm tr chất lượng chẳng thắm cho lớp bê tông gần mặt thượng lưukhông ảnh hưởng đến tiến độ thi công đập RC „ trong thí công cin quy định việc

xà công nghệ dim chat bê tông, còn vịkiếm soát cắp e khoan lấy mẫu kiểm tra

cường độ chống thắm của bê tông thì thực hiện sau (khi bê tông đã đủ tuổi quy

định) Những khuyết tit thi ồ

6 Việt Nam, các đập RCC

có thể xử ly sau, trước khi tích nước, kết cấu "vàng bọc bạc" như Plei Krong, Định Bình thì cường độ chống thấm của lớp CVC mặt thượng lưu đã được kiểm soát Con ở các đập được thiết kế theo kiểu "chống thắm toàn mặt cất" thì mác chống

thắm cho lớp bê ting thượng lưu đã không được quy định Diều này có thể dẫn tới

những hậu quả chưa lường rước được Vì vậy cần thiết phải quy định chặt che chế

độ quan vào hành lang trong dập để có hướng xử lý khi ch thiết

2.2.3.2 Về chẳng thắm ở nền đập

Chống thắm ở nền đập được thực hiện bằng biện pháp khoan phụt tạo màn

chống thấm ở mặt thượng lưu và khoan thoát nước ở phía sau màn chống thắm

"Mục dich của việc xử lý chống thắm ở trên là: Giảm lưu lượng thắm, giảm áp lựcđẩy ngược lên day đạp, giảm gradient thắm trong nền để tránh xói ngằm trong khe

nứt

“iêu chuẫn hit kế đập bê tông của ta hiện nay không quy định giới hạn chiềusâu xử lý chống thắm ở nén, chỉ có quy định về lượng mắt nước cho phép (L,) và

gradient thắm cho phép (1g) qua màn chống thắm Từ 46 người tết kế thường suy

diễn ra lượng mắt nước cho phếp ở day màn chống thẩm như sau:

và nhiệm vụ cụ thể của công trình.

‘V8 mặt kỹ thuật, việc xử lý phải ạt được yêu ch sau:

= Giảm áp lực diy ngược lên đáy đập để thỏa mãn điều kiện ching trượt, chẳng lật

và cải thiện phân bổ ứng suất trong thân đập (giới hạn ứng suất kéo trong phạm vicho phép) Các yêu cầu trên được kiểm tra thông qua kết quả tính toán ổn định va

phân tích ứng suất đập

- Giảm gradient thấm trong nền để đảm bảo an toàn chống xói ngằm ở kẽ nứt trong.

đá, phải dim bảo điều kiện J < J Ở đây trị số Jy phụ thuộc vào loại đá

Và đặc điểm khe nức rất khó để quy định chung, chỉ có thể xá định hông qua

thí nghiệm (ép nước) cho từng công trình cụ

‘V8 mặt kinh tế: Cần so sánh giữa chỉ phí cho công tác khoan phụt chống thắm

với lợi nhuận tăng thêm (do cắp nước, phát điện.) nhờ giảm được lưu lượng thắm,tăng năng lực phục vụ của hd Bài oán này ở nước ta trước đây chưa được đặt ra

nay cần có quy ước bổ sung để có đủ cơ sở khoa học cho việc chọn trị số day

Hình 2-14 Sơ đồ màn chống thấm và thoát nước dưới đập

a Màn chống thắm xiên 1 = Mãn chống thắm

b, Màn chống thim thing đứng 2 - Thiết bị thoát nước

2.2.4, Các yếu tố ảnh hướng đến áp lực thắm và lưu lượng thấm qua đập trong.thực tế

2.24.1 Yếu tổ chủ quan

a, Quá trình thi công thân đập không đám bảo yêu cầu kỹ thuật:

Những thí

gom nước trong thân đập, khe thi công chưa được xử lý chống thar

sót trong việ lắp đặt các đường ông dẫn nước vào hành lang thu

t, nứt bê tông,

do phát sinh ứng suất nhiệt trong quá trình thi công hay do việc bảo dưỡng bê tông

chưa tốt, nứt do tác động của các loại tải trọng Tắt cả những yêu tổ trên đều dintới hiện tượng thấm qua thân đập và ty theo mức độ của chúng mà gây ra thắm

nhiều bay thắm ít

>, Mức độ xứ lý nên khi thí công:

Đập be lông trong lực có trọng lượng bản thn lớn, nhất là đối với dp cao, do

6 lực truyền xuống nền cũng lớn Vì vậy yêu cầu đối với nén cao hơn so ví

loại đập

đập bê

ing vật liệu tại chỗ, hoặc một số đập bê tông nhẹ khác Nồi chung nền của

ng trọng lực phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

~ Cường độ đá nỀn phải chịu được ải rong từ đập truyn xuống và không sinh biễn

dạng